Praktická elektronika/Lineární součástky: Porovnání verzí
Smazaný obsah Přidaný obsah
m Editace uživatele „213.29.97.4“ vrácena do předchozího stavu, jehož autorem je „FDominec“. |
|||
Řádek 6:
* Cívka představuje v obvodu setrvačnost - '''změna proudu je úměrná napětí'''. Stejnosměrný proud jí prochází bez odporu, střídavému klade tím '''větší''' odpor, čím vyšší je jeho frekvence.
== Rezistor ==
[[Soubor:Electronic_component_resistors.jpg|thumb|300px|Rezistory značené [[Praktická elektronika/Kde získat info o součástce|barevnými proužky]]]]
Řádek 43:
<!-- === Pár obvodů s rezistory === -->
== Kondenzátor ==
[[Soubor:Electronic_component_capacitors.jpg|thumb|220px|Kondenzátory svitkové a keramické]]
[[Soubor:Electronic_component_electrolytic_capacitors.jpg|thumb|220px|Elektrolytické kondenzátory s vyznačenou polaritou]]
Kondenzátor je součástka, která je schopna pojmout '''[[../Základy#elektrický náboj|elektrický náboj]] Q'''. Schopnost ukládat náboj se označuje jako '''kapacita''' C - tedy kolik coulombů nabijeme do kondenzátoru, když je na něm napětí 1 V. Kapacitu udáváme v jednotkách '''farad F'''.
V určitém smyslu je možné si kondenzátor představit jako nádobu a náboj jako kapalinu. Kapacitu kondenzátoru pak v této analogii představuje plocha podstavy nádoby a napětí výška hladiny.
Kondenzátor si také můžeme představit jako pružinu. Stejně jako se dá pružina natahovat, dá se do kondenzátoru nabíjet elektrický náboj.
Kondenzátor se značí takto: [[Soubor:Capacitor_Symbol.svg|Schematická značka kondenzátoru|100px]]
Pro vztah mezi napětím, nábojem a kapacitou platí:
:<math>U = \frac{Q}{C}</math> - napětí na kondenzátoru je tím větší, čím je v něm větší náboj a čím má ''menší'' kapacitu; neboli výška hladiny je tím větší, čím je v nádobě více kapaliny a čím má nádoba menší plochu podstavy.
:<math>I = \frac{U}{R}</math>▼
:<math>Q = U . C</math> - náboj uložený v kondenzátoru je tím větší, čím je větší kapacita a napětí na kondenzátoru; neboli množství kapaliny v nádobě je tím větší, čím má nádoba větší plochu podstavy a čím je větší hladina kapaliny.
{{Příklad|1=*Rezistor o odporu '''R = 1 Ω''' propustí při napětí '''U = 1 V''' proud '''I = 1 A'''. ▼
▲{{Příklad|1=
Kondenzátor o kapacitě '''1 mF''' se bude na napětí '''10 V''' nabíjet proudem '''1 mA''' po dobu '''10 s'''.
Když poteče kondenzátorem o kapacitě '''12 nF''' proud '''1 µA''', změní se jeho napětí o '''1 V''' za '''12 ms'''.}}
Farad je jednotka dost velká a dosahují jí jen drahé elektrolytické kondenzátory na nízké napětí. 1 mF mají běžně elektrolytické kondenzátory (i na síťové napětí), uF běžné svitkové kondenzátory, v řádu nF jsou malé destičkové kondenzátory, pF mají často už např. samotné spoje.
:<math>P = U . I = \frac{U^2}{R} = I^2 . R</math>▼
{{Pozor|Je třeba
#dodržovat '''maximální napětí''' na které lze kondenzátor bezpečně nabít
#u elektrolytických kondenzátorů dodržovat '''polaritu''' nabíjení}}
=== Energie nabitého kondenzátoru ===
Energie W uložená v kondenzátoru je rovná '''součinu náboje Q a poloviny druhé mocniny napětí U''' (poloviny, protože ho nabíjíme od nuly a bereme tedy průměrné U). Náboj je ale C.U, tedy W je úměrná druhé mocnině napětí:
{{Příklad|1=V kondenzátoru o kapacitě 1 mF nabitém na [[/Střídavý proud#napětí maximální, efektivní a střední|špičku síťového napětí]] (325 V) je energie <math>W = \frac{0,001 . 325^2}{2} = 106 / 2 = 53 J</math>.
Má tedy 10x větší energii než kondenzátor kapacity 10 mF obsahující stejný náboj 325 mC při napětí 32,5 V a jedná se o vražedný nástroj.}}
=== Chování kondenzátoru ve stejnosměrném obvodu ===
Chování kondenzátoru ve stejnosměrných obvodech lze rozdělit na dva případy:
* '''Ustálený stav''', což je stav, při kterém se obvodové veličiny (napětí, proud) nemění. Nastává v určité době po připojení napájení. V takovém případě '''se kondenzátor chová jako rozpojený obvod'''.
* '''Přechodový jev''', což je stav který se v obvodu objeví při skokové změně jednoho ze zdrojů. Nastává např. těsně po připojení napájení. Na kondenzátoru probíhá nabíjení (vybíjení), prochází jím proud a napětí na něm se mění. Často lze při úvahách o těchto typech obvodů využít následující fakt: Napětí na kondenzátoru je integrálem proudu a tudíž '''v praxi se napětí na kondenzátoru nemůže měnit skokem, ale pouze plynule'''.
=== Chování kondenzátoru ve střídavém obvodu ===
Jak bylo uvedeno výše, tak velikost okamžitého napětí na kondenzátoru je úměrná okamžitému množství náboje v kondenzátoru. Aktuální množství náboje je závislé na počátečním množství náboje a cekovému množství náboje, který do kondenzátoru přitekl popř. odtekl. Viz analogie s kapalinou. Velikost napětí na kondenzátoru je tedy integrálem proudu a podobně proud tekoucí kondenzátorem úměrný změně napětí v čase (čili derivaci). Derivací harmonického průběhu (sinusového) je harmonický průběh posunutý o čtvrt periody doleva (cosinusový). Proud tudiž "předbíhá" napětí.
[[Soubor:Cap_complex_animation.gif|thumb|220px|Průběh napětí u a proudu i u kondenzátoru. Proud předbíhá napětí, protože je dán jeho změnou.]]
{{Pozn|1=Je zřejmé, že když se napětí f-krát za vteřinu změní z U na -U a zpět na U, musí kondenzátorem také f-krát za vteřinu protéct náboj Q = 2 C . 2 U<sub>max</sub>. Skutečně platí, že I<sub>stř</sub> = 4 . C . f . U<sub>max</sub>. Nás ovšem zajímá proud nikoliv střední, ale efektivní, a tak (podle vztahů výše uvedených) spočteme, že
:<math>I_{str} = 4Cf\sqrt{2}U</math>
:<math>I = \pi \frac{(4\sqrt{2}U)}{\sqrt{8}} = 2\pi C f U</math>
:<math>I = 2\pi fCU</math>}}
Kondenzátor se chová podobně jako rezistor, jehož fiktivní odpor, který se označuje jako kapacitní reaktance X<sub>C</sub>. Jeho velikost snadno spočteme:
:<math>X_C = \frac{I}{U} = \frac{1}{2 \pi f C}</math>
Ze vzorce vyplývá, že kondenzátor klade průchodu střídavého proudu odpor tím menší, čím je větší než kapacita a čím větší je kmitočet.
Aby mohl vztah vyjadřovat také fázový posun mezi napětím a proudem používají komplexní čísla. Kapacitní reaktance pak je:
:<math>X_C = \frac{I}{U} = \frac{1}{j2 \pi f C} = -j\frac{1}{2 \pi f C}</math>
== Cívka ==
Řádek 152 ⟶ 189:
* '''[[w:Rezonance|Rezonance]]''' může nastat při transformaci proudu o vysoké frekvenci (přes 10 kHz), protože vodiče obou vinutí mají i určitou malou kapacitu. Celý transformátor se při dosažení rezonanční frekvence rozkmitá jako kyvadlo a na výstupu se můžou objevit mnohokrát vyšší napětí, případně se může spálit izolace a transformátor shoří.
* '''[[w:Sytná magnetizace|Sytná magnetizace]]''' jádra určuje maximální magnetické pole (a tím i proud), který smí transformátorem protékat. Při vyšším zatížení už klesá indukčnost vinutí, což může vést ke zkratu.
== Úvod do RLC obvodů ==
| |||